基于CFD-DEM的胡麻风筛式清选装置仿真分析与试验

为阐明胡麻脱粒物料在振动筛上实际的筛分效果,采用CFD-DEM耦合方法,对胡麻脱粒物料在胡麻联合收获机风筛式清选装置中的清选效果进行研究,探究鱼鳞筛开口角度、气流速度、清选筛振动频率以及清选筛振幅对清选效果的影响,并通过统计胡麻籽粒含杂率和清选损失率来衡量不同工作参数下分离清选装置的工作性能。仿真试验结果表明：鱼鳞筛开口角度最优为30°,鱼鳞筛透筛率为79.77%,茎秆透筛率为65.52%,籽粒透筛率为90.01%;振动筛振动幅度最优为15 mm,胡麻籽粒损失率为3.6%,籽粒含杂率为3.4%;振动筛振动频率最优为6 Hz,清选损失率为3.5%,籽粒含杂率为3.4%;风机风速最优为5.5 m·s^-1,籽粒含杂率为3.2%,清选损失率为3.0%。结合优化工作参数进行大田作业性能验证试验,通过对机收后的收集物料测定试验指标可知,总清选损失率为3.58%,籽粒含杂率为3.16%,大田试验结果与仿真模拟结果基本一致。机收后的胡麻籽粒外形完整,破损现象较少,含杂率与总损失率均达到相关试验标准要求,表明优化后的参数满足胡麻联合收获标准要求。     

西北旱区玉米不同覆膜方式下土壤水热效应数值模拟研究

为了进一步探明西北旱区玉米在不同覆膜方式下土壤水热效应规律以及保温保水性能,采用数值模拟的方法通过ABAQUS软件分别建立了露地平作、全膜平作、单垄覆膜、全膜双垄沟播4种覆膜方式下的土壤模型,并对不同覆膜方式下玉米出苗期土壤热平衡和降雨入渗进行了数值模拟试验。通过热平衡模拟得出,起垄和覆膜改变了土壤剖面温度和热通量分布,增加了表层温度和热传递能力。在40 cm土层范围内全膜平作模式下垄沟内土壤平均温度最高,为24.1℃,其次为全膜双垄沟播模式,但全膜双垄沟播模式下温度变化趋势最为缓慢,稳定性最好。降雨入渗模拟结果表明:降雨结束后全膜双垄沟播模式产生了明显的侧渗现象,垄沟内土壤平均含水率最高,为19%,高于其他3种模式。研究表明在玉米出苗期全膜双垄沟播技术保水和保温性达到最佳。     

双孢菇工厂化搔菌机机架模态及有限元分析

为增强双孢菇工厂化生产自走式搔菌机作业可靠性和安全性,运用SolidWorks三维建模软件建立机架的三维模型,在ANSYS Workbench中对其进行模态分析。提取出前10阶固有频率和模态振型,并与外部激振频率进行对比分析,排除可能发生共振现象的固有频率,并进行机架的有限元分析。结果表明:机架前10阶固有频率在35.26~113.41 Hz之间,在第9阶固有频率106.31 Hz出现最大振幅为24.153 mm,在第3阶固有频率51.737 Hz出现第2大振幅19.06 mm,振幅范围在8.705~24.153 mm,机架上各阶固有频率有效地避开了可能发生共振现象的外部激励频率范围,且机架满足设计强度要求,进一步提高了搔菌机作业安全性。本研究为双孢菇工厂化生产自走式搔菌机的设计与优化提供参考。     

丘陵山地藜麦联合收割机振动筛设计与仿真

针对丘陵山地藜麦联合收获时振动筛易堵塞、工作效率低等问题,设计了一种丘陵山地藜麦联合收割机双层往复式振动筛。通过理论设计与仿真分析,确定振动筛参数,采用ADAMS多体动力学软件对振动筛质心位移、加速度进行分析,并与藜麦联合收获脱粒物料属性进行对比分析。结果表明,振动筛质心位置水平方向位移变化范围为0～35.57 mm,质心位置竖直方向位移变化范围为0～21.58 mm,质心沿水平方向上加速度变化范围为-21 604.94～21 896.93 mm/s²,竖直方向上加速度变化范围为-12 686.76～13 700.76 mm/s²,振动筛运动形态满足脱粒物料滑移与分层的条件K_x≤K₀p,仿真结果与振动筛试验效果相近。振动筛结构设计合理,能有效避免脱粒物堆积,可以作为联合收割机振动筛使用。     

手扶式胡麻割晒机的设计与试验

为进一步提高我国胡麻种植区域的机械化收获程度,设计一款采用手持拖拉机为动力源,双排横向输送链进行茎秆输送,异形链片带动拨禾星轮转动,适用于胡麻收获的割晒机,实现了胡麻的机械化收获,并进行田间试验。田间试验结果表明:当割晒机前进速度调至0.65 m/s时,割晒机的平均割茬高度为100～150 mm,割茬高度可根据不同地形进行调整,铺放角为95°±10°,漏割率为0.6%。各项作业指标均达到国家和行业标准要求。该款胡麻割晒机具有结构紧凑、操作方便、工作效率高、割茬低、铺放整齐等特点,适宜胡麻割晒,为胡麻的机械化收获提供参考。     

振动分离式根茎类中药材收获机设计与试验

根茎类中药材收获机使用固定式挖掘铲收获时挖掘阻力大、挖掘深度不足、碎土能力差、功率损耗严重,针对上述问题设计一种振动挖掘分离根茎类中药材收获机。该机采用偏心轮构成的振动挖掘装置、一级药土分离装置、振动式二级药土分离装置等结构,实现根茎类药材的挖掘、分离、输送。对关键部件进行设计分析与仿真,并进行了田间试验。仿真试验表明：挖掘铲入土性能好,挖掘时对根茎挖抛的最大位移量为165 mm;输送分离装置能彻底分离根茎和土壤。田间试验表明：该收获机挖净率为95.14%,伤损率为1.24%,挖掘深度均值为400 mm,不低于设计的最小值。作业期间整机运行平稳,作业指标符合根茎类中药材收获标准,满足根茎类中药材机械化收获要求,可以作为振动分离式根茎类中药材收获机使用。     

胡麻脱粒物料分离清选作业机参数优化与试验

为进一步提升胡麻脱粒物料分离清选作业机的工作性能,采用数值模拟仿真试验方法分析确定获得的单因素参数,以喂料装置振幅、物料层调节厚度和吸杂风机转速为自变量,以籽粒含杂率和清选损失率为响应值,依照Box-Behnken试验设计原理,采用三因素三水平响应面分析方法,分别建立了各因素与籽粒含杂率和清选损失率之间的数学模型,并对各因素及其交互作用进行分析。结果表明:3个因素对籽粒含杂率影响的主次顺序为吸杂风机转速、喂料装置振幅和物料层调节厚度,对清选损失率影响的主次顺序为吸杂风机转速、物料层调节厚度和喂料装置振幅;作业机最佳工作参数为:喂料装置振幅16.5 mm、物料层调节厚度7.0 mm、吸杂风机转速1 775 r/min(即对应的吸杂风机转速变频频率为59.2 Hz)。验证试验表明,籽粒含杂率和清选损失率均值分别为7.86%和1.58%,说明在最优工作参数下作业机能够降低胡麻脱粒物料在机械化分离清选过程中的含杂与损失程度。     

胡麻脱粒物料分离清选机设计与试验

为提高胡麻脱粒物料分离清选机械化水平,在结合胡麻脱粒物料流动特性(脱粒物料堆积角、与不锈钢的滑动角)、研究分离清选作业工艺流程的基础上,设计了胡麻脱粒物料分离清选机。通过对样机关键作业部件进行设计选型,确定了振动喂料系统、籽粒分离装置、杂余自动排料装置、吸杂风机及旋风分离器的关键工作参数;分析了杂余自动排料装置作业过程,得出确保该装置实现自动排料的必要条件,并完成了样机作业性能试验。试验结果表明,当振动喂料系统电磁激振器振幅控制在14～18 mm、气流清选系统吸杂风机变频频率控制在50～60 Hz时,作业机具有较强的物料适应性,胡麻脱粒物料分离清选机作业后籽粒清洁率为92. 66%、夹带总损失率为1. 58%,杂余自动排料装置无明显的堵塞现象,试验结果满足设计要求。     

胡麻机械化收获关键技术与装备研究进展分析

胡麻具有耐瘠薄、用途广、价值高的特点,被全球50多个国家种植和应用,是我国西北地区和华北地区重要的特色油料作物之一。胡麻机械化高效收获技术及其配套装备研发,是实现全程机械化生产的关键。本文在分析国内外胡麻产业生产研究机构、不同机械化收获模式的基础上,重点阐述了当前国内外胡麻机械化收获关键技术与装备研究进展,详细解析了胡麻各类收获技术与配套装备的作业特性,对国内外不同胡麻收获装备作业特点的异同进行了对比。同时,结合当前实际生产应用中存在的问题与需求,对胡麻机械化收获未来的研究重点与发展方向进行了讨论,以期为胡麻机械化生产技术与装备体系构建提供参考。     

全喂入式胡麻脱粒机机架模态分析与结构优化

为增强全喂入式胡麻脱粒机作业可靠性和安全性,运用SolidWorks三维建模软件建立机架的三维模型,在ANSYS Workbench中对其进行模态分析,提取出前10阶固有频率和模态振型,并与外部激振频率进行对比分析,确定可能发生共振现象的固有频率,借助正交试验进行结构优化。结果表明:当机架角铁边宽由35 mm增加为40 mm,侧板厚度由2.0 mm减至1.8 mm,角铁厚度由5 mm减到3 mm时,各阶固有频率有效地避开可能发生共振现象的外部激励频率范围,各阶振幅均有所减少,进一步提高脱粒机的作业安全性,且优化后的机架满足设计强度要求。该研究为全喂入式胡麻脱粒机的设计与优化提供参考。